一种具有流动性的3D打印钛合金粉末的制备装置及方法与流程

本发明属于气雾化制粉和粉末筛分领域，具体涉及一种具有流动性的3d打印钛合金粉末的制备装置及方法。

背景技术：

1、3d打印技术具有精度高、周期短、省材料、能制备复杂一体成型零件等优点，目前已经成为国内外最新关注的研究重点。对于金属激光3d打印，金属粉末是实现快速成型打印件的物质基础，金属粉末的形貌、流动性、氧含量、松装密度、粒径直接决定了3d打印件的最终性能。金属激光3d打印分为铺粉式打印和送粉式打印，目前的主流方式为铺粉式打印，铺粉打印需要金属粉末具有良好的流动性，粉末的流动性越好，铺粉越均匀，流动性好的粉末不仅可以提高3d打印制品的尺寸精度和表面质量，还可以提高成型件组织的均匀性和致密度，可缩短加工时间。

2、打印粉末的制备一般采用气雾化制备，气雾化的基本原理是利用高速气流将液态金属冲刷破碎成小液滴后凝固成粉末，该方法制备的粉末一般为正态分布，粒度分布区间为0～300μm，在雾化过程中不可避免会产生粒度为-15μm的超细粉末，而超细粉末会吸附在其他粉末的表面，影响粉末的流动性，同时粉末在转移、筛分、封装、保存过程中不可避免会与空气接触，空气中的水分会使粉末表面潮湿，影响粉末的流动性，粉末的流动性不佳会影响铺粉的厚度和铺粉的均匀性；同时空气中的氧会使粉末表面被氧化，增加粉末的氧含量。上述问题会导致打印过程中粉末烧结不完全、结合强度低，所得的打印件性能不达标。

3、对比，中国专利：cn110420854a，3d打印粉末的筛分方法，利用气流分级机对气雾化制备的通粉进行筛分，除去粒度为-15μm的超细粉末，得到粒度在15～250μm区间段的粉末；利用手套箱对上述粒度在15～250μm区间段的粉末进行超声波筛分，得到粒度在15～45μm区间段的打印粉末；对粒度在15～45μm区间段的打印粉末进行封装。本发明通过对气雾化制备的通粉进行连续筛分，依次将通粉中的超细粉末、大粒度粉末去除；通过控制气流分级机风轮的转速和进气量、超声波震动筛分机的超声波频率和筛分时间，有效降低了超细粉末的数量，并通过对手套箱的水含量、氧含量等参数进行控制，有效降低了打印粉末的湿度和增氧量，通过充气包装避免真空包装使得粉末结块、粘连，影响粉末的流动性。

4、该专利虽然控制了水、氧含量，但是粉末所赐转移，过程繁琐，而且手套箱内进行超声波筛分对手套箱使用寿命有影响，不适合规模化筛分生产。

5、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明第一方面提供了一种提高3d打印钛合金粉末流动性的装置，本发明的装置过程简单，具有筛分效率高、氧含量低的优点，使制得的钛合金粉末流动性好。

2、本发明的制备装置包括下述技术方案：

3、一种具有流动性的3d打印钛合金粉末的制备装置，包括：加料仓、螺旋加料机、一级涡轮分级机、一级收粉罐组、二级涡轮分级机、二级收粉罐组、氧含量传感器、除尘器、引风机和冷干机；所述加料仓连接所述螺旋加料机，所述螺旋加料机连接所述一级涡轮分级机，所述一级涡轮分级机的上部连接所述二级涡轮分级机，所述一级涡轮分级机的下部连接所述一级收粉罐组，所述二级涡轮分级机的上部连接所述除尘器，所述二级涡轮分级机的下部连接所述二级收粉罐组所述除尘器连接所述引风机，所述引风机连接所述螺旋加料机；所述氧含量传感器设置在二级涡轮分级机与所述除尘器之间；所述冷干机用于冷却所述引风机出口的气体。

4、优选的，所述螺旋加料机通过倾斜的送料管道连接所述一级涡轮分级机。

5、优选的，所述一级涡轮分级机的断面密封间隙为5mm，所述一级涡轮分级机的一级分级轮的叶片倾斜角度为25°-30°。

6、优选的，所述二级涡轮分级的断面密封间隙为2.5mm，所述二级涡轮分级机的二级分级轮的叶片倾斜角度为15°-20°。

7、本发明第二方面提供了一种具有流动性的3d打印钛合金粉末的制备方法，本发明是一种高效、低成本、安全的粉末筛分及后处理方法。

8、本发明的制备方法包括下述技术方案：

9、一种具有流动性的3d打印钛合金粉末的制备方法，包括上述所述的制备装置，所述制备方法包括以下步骤：

10、s100：用惰性气体置换装置内部的气体，将收粉罐固定在所述加料仓上；

11、s200：当所述制备装置内部氧含量降低到预设值以下，停止向制备装置内通惰性气体；通过雾化制粉收粉罐向所述加料仓加料；

12、s300：打开冷干机，打开一级涡轮分级机的一级分级轮，打开二级涡轮分级机的二级分级轮，打开螺旋加料机；

13、s400：通过二级收粉罐获得钛合金粉末。

14、优选的，所述惰性气体为纯度大于99.99％的高纯氩气。

15、优选的，所述惰性气体充气压力为0.2-0.3mpa。

16、优选的，所述引风机出气压力为0.25-0.35mpa，进风速度为8-10m/s，风量1200-1500m3/h。

17、优选的，所述预设值为120-150ppm。

18、优选的，所述一级分级轮的分级频率为8-10hz，所述二级分级轮的分级频率为16-18hz。

19、采用上述技术方案，本发明包括如下优点：

20、1、本发明的装置过程简单，具有筛分效率高、氧含量低的优点，使制得的钛合金粉末流动性好。

21、2、本发明是一种高效、低成本、安全的粉末筛分及后处理方法。

22、3、本发明的方法通过控制引风机的风量、流速，一级分级轮和二级分级轮的参数及频率，实现高效分离；通过控制适宜的氩气温度，避免氩气温度过高粉末氧化、燃烧，氩气温度过低粉末团聚的问题，筛分得到的粉末流动性好，氧含量低；同时操作简单，只需要一次加料，避免现有筛分装置在每道次工序转移中和空气的接触，降低了粉末中的氧含量，改善了合金粉末纯度，提高了筛分后处理效率，非常适合工业化连续生产，粉尘排放量小，基本无外泄，对人和环境的危害很小，与现有传统方法相比具有非常大的优势。

23、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种具有流动性的3d打印钛合金粉末的制备装置，其特征在于，包括：加料仓、螺旋加料机、一级涡轮分级机、一级收粉罐组、二级涡轮分级机、二级收粉罐组、氧含量传感器、除尘器、引风机和冷干机；

2.如权利要求1所述的一种具有流动性的3d打印钛合金粉末的制备装置，其特征在于，所述螺旋加料机通过倾斜的送料管道连接所述一级涡轮分级机。

3.如权利要求1所述的一种具有流动性的3d打印钛合金粉末的制备装置，其特征在于，所述一级涡轮分级机的断面密封间隙为5mm，所述一级涡轮分级机的一级分级轮的叶片倾斜角度为25°-30°。

4.如权利要求1所述的一种具有流动性的3d打印钛合金粉末的制备装置，其特征在于，所述二级涡轮分级的断面密封间隙为2.5mm，所述二级涡轮分级机的二级分级轮的叶片倾斜角度为15°-20°。

5.一种具有流动性的3d打印钛合金粉末的制备方法，其特征在于，包括权利要求1-4任意一项所述的制备装置，所述制备方法包括以下步骤：

6.如权利要求5所述的一种具有流动性的3d打印钛合金粉末的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为纯度大于99.99％的高纯氩气。

7.如权利要求6所述的一种具有流动性的3d打印钛合金粉末的制备方法，其特征在于，所述惰性气体充气压力为0.2-0.3mpa。

8.如权利要求5所述的一种具有流动性的3d打印钛合金粉末的制备方法，其特征在于，所述引风机出气压力为0.25-0.35mpa，进风速度为8-10m/s，风量1200-1500m3/h。

9.如权利要求5所述的一种具有流动性的3d打印钛合金粉末的制备方法，其特征在于，所述预设值为120-150ppm。

10.如权利要求5所述的一种具有流动性的3d打印钛合金粉末的制备方法，其特征在于，所述一级分级轮的分级频率为8-10hz，所述二级分级轮的分级频率为16-18hz。

技术总结
本发明属于气雾化制粉和粉末筛分领域，具体涉及一种具有流动性的3D打印钛合金粉末的制备装置及方法。其中的制备装置，所述加料仓连接所述螺旋加料机，所述螺旋加料机连接所述一级涡轮分级机，所述一级涡轮分级机的上部连接所述二级涡轮分级机，所述一级涡轮分级机的下部连接所述一级收粉罐组，所述二级涡轮分级机的上部连接所述除尘器，所述二级涡轮分级机的下部连接所述二级收粉罐组所述除尘器连接所述引风机，所述引风机连接所述螺旋加料机；所述氧含量传感器设置在二级涡轮分级机与所述除尘器之间；所述冷干机用于冷却所述引风机出口的气体。本发明的装置过程简单，具有筛分效率高、氧含量低的优点，使制得的钛合金粉末流动性好。

技术研发人员：谢波,刘永胜,吴旺,刘芯宇
受保护的技术使用者：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12